インテリジェント製造をコアとする産業4.0時代の背景の下、中国製造2025戦略の深化に伴い、産業用インテリジェントロボット市場は爆発的な成長勢いを見せています。その中で、機械ビジョンは産業用ロボットにおいて重要な役割を果たしています。では、機械ビジョンは産業用ロボットにどのような「洞察力」を与えているのでしょうか？ そして、将来、産業用ロボットに対して工業自動化やインテリジェントな産業4.0の発展への大きな成功に向けた道で大きく貢献できるのでしょうか？
産業ロボットの「脳中枢神経系」として、人工知能は過去数年間で持続的な高速発展段階にあります。多くの産業ロボットもすでにかなり高い知能特性を備えていますが、人間が想像するような知能レベルにはまだ遠く及びません。ローマは一日にして成らず、ロボットもすぐに非常に知能的になるわけではありません。
工業自動化の実現には、部分的人類労働を置き換えるために高度な知能を持つ産業ロボットが必要です。明らかに、ロボットに人間の仕事をよくこなしてもらうためには、まず彼らに「見る」能力を与える必要があります。それだけでなく、私たちの日常生活の中でも多くの知能化されたものが見られます。例えば、ドローンや掃除機などの知能化された製品です。
もちろん、産業用ロボットも例外ではありません。産業用ロボットが物事を観察する能力を持てば、物事を適切に判断し、知能的で柔軟になり、いくつかの問題を自ら解決できるようになります。さらに、インダストリー4.0の大きな力によって、智能制造における産業用ロボットへの要求はますます高くなっています。特定の動作をプログラムを通じて実行する従来のロボットでは、製造業の進化に対応できなくなるでしょう。
多くの場合、私たちはロボットが識別、分析、処理などの高度な機能を持てる必要があり、つまり、工業機械に人間の目を置き換えて測定や判断を行うための「黄金の眼」を取り付ける必要があります。マシンビジョンは、工業用ロボットに「目」をインストールするのに相当し、物体を明確かつ疲れないで見ることができ、人間の目の検査や検出の役割を果たします。これは、高度な自動化された大量生産において非常に重要です。
マシンビジョンシステムは、マシンビジョン製品（つまり画像取得装置）を通じて捉えた物体を画像信号に変換し、それを専用の画像処理システムに伝送して物体の形状情報を得ます。ピクセル分布、明るさ、色などの情報に基づき、画像システムはこれらの信号をデジタル信号に変換し、その後、画像システムはこれらの信号に対して様々な演算を行い、ターゲットの特徴を抽出します。識別結果に基づいて、現場の設備動作が制御されます。
一般的に、マシンビジョンとはコンピュータで人間の視覚機能を模倣することです。これは人間の脳の一部の機能を持ち、客観的な事物の画像から情報を抽出し、処理し、理解するものです。最終的には、実際の検出、測定、および制御の自動化のために産業の智能制造に使用されます。
スマート製造は産業用ロボットと機械視覚を密接に組み合わせます。機械視覚は人工知能の次の発展方向となります。
機械視覚は産業で広く使用されており、主に4つの機能があります。
1. ガイダンスと位置決め：視覚位置決めでは、測定対象の部品を見つけ、その位置を確認するために、機械視覚システムが迅速かつ正確に動作することを要求します。積み下ろし作業では、機械視覚を使用して位置を特定し、マニピュレータを正確に操作します。
半導体パッケージング分野では、機械視覚によって得られたチップの位置情報に基づいて、ピックアップヘッドを調整し、正確にチップを拾い上げて結合します。これは、機械視覚産業における視覚位置決めの最も基本的な応用です。
2. 外観検査: 生産ライン上の製品の品質問題を検出するための工程であり、これも労働力が最も投入される部分です。機械視覚は医薬分野にも関与しており、主な検査にはサイズ検査、ボトル本体の外観欠陥検査、ボトル肩部欠陥検査、ボトル口検査などが含まれます。
3. 高精度検査: 一部の製品の精度は高く、0.01-0.02 m またはそれ以上のμレベルに達しており、人間の目では検出できず、機械によって完了する必要があります。
4. 識別とは、機械視覚を使用して画像を処理、分析、理解し、異なるパターンを持つさまざまなターゲットや物体を識別することです。自動車部品、食品、医薬品などに使用できます。
一般的に言えば、機械視覚システムの特徴は生産の柔軟性と自動化を向上させることです。機械視覚は、手作業が適さなかったり、人工視覚が要件を満たしにくい危険な作業環境で、人工視覚を置き換えるためによく使用されます。同時に、大量の工業生産プロセスにおいて、人工視覚による製品品質検査の効率と精度は低く、機械視覚を使用した感覚検出方法は生産効率と自動化を大幅に向上させることができます。さらに、機械視覚は情報統合を実現しやすく、それはコンピュータ統合製造の基本技術です。
中国の産業用ロボット産業の急速な発展は世界トップとなっています。製造業のインテリジェント化へのアップグレード需要、製造業の巨大市場規模、『中国製造2025』戦略の推進、そして多くの産業の配置が、産業用ロボットの発展に『良いタイミング、良い場所、そして和を成す人々』をもたらしました。すべての大手製造会社が競ってスマート工場を構築しています。可以说うのは、ロボット産業の発展には力強いリズムがあり、全体的な製造業の需要規模は無視できません。産業用ロボット産業の発展は、機械ビジョンの応用にとって多くの機会を提供します。
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